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无线网络技术教程习题答案 金光
《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第一章1.1如何理解计算机网络在现代社会的作用？答：在现代社会生产生活中，网络技术实现信息的互通和流动，高速完善的网络能使信息更快捷、准确的传输，发挥强大的作用。网络已成为信息社会的技术命脉和知识经济的发展基础。 1.2请给出计算机网络的整体结构。答：参考ISO/OSI模型以及TCP/IP模型。 1.3目前的骨干网络大多为光纤传输，部分城市实现了光纤到户，为此是否可以完全用光纤取代所有其他类型的网络？试分析。答：不能取代所有其他类型的网络。由于光纤属于有线网络的范畴，无法取代一些只适用于无线网络的应用，如无线传感器网络（WSN）。 1.4 为什么网络协议栈都以分层形式实现？各层主要完成哪些功能？答：网络体系结构是一个复杂的系统，所以采用结构化的方法，将其分解为若干层次设置相应的协议，便于维护和修改。各层次主要功能参考ISO/OSI模型以及TCP/IP模型。 1.6试分析和比较无线网络和有线网络，可以从传输方式、组网结构等方面进行比较。答：有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑。无线扩频的投资是相当节省的。有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降，如果中间通过电话转接局，则信号质量下降更快，到4、5公里左右已经无法传输高速率数据，或者会产生很高的误码率，速率级别明显降低，而对于无线扩频通信方式，50公里内几乎没有影响，一般可提供从64K到2M的通信速率。有线通信铺设时需挖沟架线，成本投入较大，且电缆数量固定，通信容量有限；而无线扩频则可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便。 1.9为什么现阶段IPv6必须与IPv4共存，而不是直接取代？它们各有什么样的特点？答：由于现阶段大部分互联网用户使用IPv4，若直接升级到IPv6，必须将互联网上所有节点都进行修改，实施起来比较困难，所以使用IPv4/IPv6的形式进行过度，不远的将来，IPv6将会得到全面使用，最终取代IPv4。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本是IPv4，发展至今已经使用了30多年。IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的电脑可以联到Internet上。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，IPv6除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。 1百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第二章2.1无线电频谱如何划分？目前手机、PDA等无线设备使用了哪些频段？答：无线电可用来进行声音和图像广播、气象预报、导航、无线电通信等业务。根据无线电波传播及使用的特点，国际上将其划分为12个频段，通常的无线电通信只使用其中的第4~12中频采用地波与天波，用于船用通信、业余无线电通信、移动通信和中距离导航等，手机和PDA就是应用中频。2.2无线通信已成为承载语音、视频等数据传输的重要手段，采用的无线通信介质各异。请列举常见的几类，并进行对比。答：无线网络通信方式主要有三类：⑴无线电波；⑵微波；⑶红外线。
无线电波通信是指利用自由空间（大气层和外层真空）传播的射频频段的电磁波进行的通信，其原理在于导体中电流强弱的改变会产生无线电波。
微波通信是指利用频率为300M—300GHz之间的电磁波作为传输介质进行通信。它又可以细分为地面微波通信和卫星微波通信两大类。
红外通信是指以红外线为载体，进行数据传输的通信方式。2.3假设有一个波长为0.5mm的微波发射器，最大传输距离为50m，则其满足最大传输距离的损耗为多大？2答：
?4?d?L?10lg??dB ???其中d是距离，λ是波长，二者单位相同，结果L为损耗，带入上述计算公式可得结果。2.5复用技术和多址技术是无线传输中用于提高效率的两种手段，目前已有许多具体的技术实现，是对比常见的4类。答：目前，常见的复用方式有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）、空分复用（SDM）等。多址通信的方式有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）等。除了这些多址方式以外，其他复用方式也可以用在多址通信中，如极化复用和波分复用等，当然多数情况下需和其它方式综合运用。2百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案2.6简述信号的调制过程，并对比常见的调制技术。答：参考教材2.5.1节。 2.7天线技术在无线网络通信中起到了重要的作用，试分析常见天线技术的原理。答：随着技术发展，天线种类也不断增加，以适合不同频率、用途、场合、要求等情况。按用途可分为：通信天线、电视天线、雷达天线等。按工作频段可分为：短波天线、超短波天线、微波天线等。按方向性可分为：全向天线、定向天线等。按外形可分为：线状天线、面状天线等。还有其它一些分类标准。详细请参考教材2.6.3节。 2.8信号的干扰和损伤在信息传输过程中不可避免，目前已经有相应技术用于缓减或弥补其影响。常见的信号干扰和损伤有哪些？如何解决？答：请参考2.7.1节。 2.9网络仿真技术近年来得到了广泛的应用，目前已有的仿真平台呈多元化趋势。请列举不少于5钟仿真平台，进行分析对比。答：网络仿真是一种利用数学建模和统计分析方法模拟网络行为的技术。通过建立网络设备和网络链路的统计模型，模拟网络流量的传输，从而获取协议设计、网络优化等需要的网络性能数据。目前网络仿真平台众多，例如OPNET、N22、OMNet++、MATLAB等，具体可以自行列举和比较。 2.10假设有一个4个节点的网络，拓扑和链路的带宽、延迟、队列长度等设置如图。S节点设置为FTP+TCP，工作起始时间在1~9s；A节点设置为CBR+UDP，工作起始时间在4~7s。请在NS2中利用OTcl编程仿真实现该网络。FTP, 1~9s CBR, 4~7s答：参考代码：#===================================#
Simulation parameters setup#===================================set val(stop)
# time of simulation end#===================================#
Initialization#===================================#Create a ns simulatorset ns [new Simulator] #Open the NS trace fileset tracefile [open 2.10.tr w]3百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$ns trace-all $tracefile #Open the NAM trace fileset namfile [open 2.10.nam w]$ns namtrace-all $namfile #===================================#
Nodes Definition#===================================#Create 4 nodesset n0 [$ns node]set n1 [$ns node]set n2 [$ns node]set n3 [$ns node] #===================================#
Links Definition#===================================#Createlinks between nodes$ns duplex-link $n0 $n2 10.0Mb 10ms DropTail $ns queue-limit $n0 $n2 50$ns duplex-link $n1 $n2 10.0Mb 10ms DropTail $ns queue-limit $n1 $n2 50$ns duplex-link $n2 $n3 5.0Mb 10ms DropTail $ns queue-limit $n2 $n3 50 #Give node position (for NAM)$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down $ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right #===================================#
Agents Definition#===================================#Setup a TCP connectionset tcp0 [new Agent/TCP]$ns attach-agent $n0 $tcp0set sink1 [new Agent/TCPSink]$ns attach-agent $n3 $sink1$ns connect $tcp0 $sink1$tcp0 set packetSize_ 1500 #Setup a UDP connectionset udp2 [new Agent/UDP]4百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$ns attach-agent $n1 $udp2set null3 [new Agent/Null]$ns attach-agent $n3 $null3$ns connect $udp2 $null3$udp2 set packetSize_ 1500 #===================================#
Applications Definition#===================================#Setup a FTP Application over TCP connection set ftp0 [new Application/FTP]$ftp0 attach-agent $tcp0$ns at 1.0 "$ftp0 start"$ns at 9.0 "$ftp0 stop" #Setup a CBR Application over UDP connection set cbr1 [new Application/Traffic/CBR]$cbr1 attach-agent $udp2$cbr1 set packetSize_ 1000$cbr1 set rate_ 1.0Mb$cbr1 set random_ null$ns at 4.0 "$cbr1 start"$ns at 7.0 "$cbr1 stop" #===================================#
Termination#===================================#Define a 'finish' procedureproc finish {} {global ns tracefile namfile$ns flush-traceclose $tracefileclose $namfileexec nam 2.10.nam &exit 0}$ns at $val(stop) "finish"$ns run5百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第三章3.1无线局域网具有什么样的特点？常见的无线局域网有哪些？答：优点：移动性；灵活性；可伸缩性；经济性。还有一些在可靠性、兼容性、带宽等方面的局限性。常见的无线局域网可以根据频段、业务类型、网络拓扑分类。 3.2试阐述无线局域网的组成和结构。答：WLAN由站、无线介质、无线接入点或基站、分布式系统等组成。WLAN根据物理拓扑结构可分为单区网和多区网；根据逻辑拓扑可分为对等式拓扑、基础结构式和线性、星形、环形等；根据控制方式可分为无中心分布式和有中心集中控制式两种；根据与外网的连接性可分为独立WLAN和非独立WLAN。 3.3 IEEE802.11无线局域网标准已较为成熟，其中物理层的协议规范各异，试给出目前已有的物理层规范，并进行对比。答：直接序列扩频规范、调频扩频规范、红外规范、OFDM规范。对比见教材3.3节。 3.4常见的无线局域网MAC层优化技术有哪些？有哪些特点？答：DCF主要有CSMA/CA，RTS/CTS两种技术。EDCA特点：使用AIFS代替DIFS；最大最小竞争窗口的改变。 3.5移动IP技术越来越受到关注，它的关键技术有哪些？如何实现？答：移动主机在外地通过外地代理向位于家乡的家乡代理注册，使家乡代理获知移动主机的当前位置，从而实现了移动性，凭借移动IP，主机可跨越IP子网实现漫游。移动IP技术扩展了WLAN介入方案的覆盖范围，提供大范围的移动能力，使用户在移动中保持与Internet的连接。 3.6无线节点A和C同时想与B通信，此时会产生什么问题？如何解决？答：隐藏节点问题。使用RTS和CTS控制信息来避免冲突。当发送方发送数据前，先送出一个RTS包，告知在传送范围内的所有节点不要有任何传送操作。如果接收方目前空闲，则响应一个CTS包，告诉发送方可开始发送数据，此CTS包也会告诉所有在接收方信号传输范围内的其他节点不要进行任何传输操作。 3.7无线节点B想与A通信，同时，节点C想与D通信，此时会产生什么问题？如何解决？ 答：暴露节点问题。采用RTS/CTS机制，当一个节点侦听到邻近节点发出来的RTS，但却没有听到相应CTS，可以判定它本身是一个暴露节点，所以允许传送数据到其他邻近节点。这个节点可以成功送出RTS，但相应的CTS不一定能被成功的收到。 3.8请列举两个常见的无线局域网实例，阐述其采用的组网模式。答：参考教材3.4节。 3.9请利用NS2设计和实现有20个节点的WLAN，要求MAC层采用IEEE802.11相关协议，6百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案其他参数自行设定。对仿真目的、过程、结果等情况进行分析。 答：参考代码如下：#===================================#
Simulation parameters setup#===================================set val(chan)
Channel/WirelessC# channel typeset val(prop)
Propagation/TwoRayG# radio-propagation model set val(netif)
Phy/WirelessP# network interface type set val(mac)
Mac/802_11# MAC typeset val(ifq)
Queue/DropTail/PriQ# interface queue type set val(ll)
# link layer typeset val(ant)
Antenna/OmniA# antenna modelset val(ifqlen) 50
# max packet in ifqset val(nn)
# number of mobilenodes set val(rp)
# routing protocolset val(x)
# X dimension of topography set val(y)
# Y dimension of topography set val(stop)
# time of simulation end#===================================#
Initialization#===================================#Create a ns simulatorset ns [new Simulator] #Setup topography objectset topo
[new Topography]$topo load_flatgrid $val(x) $val(y)create-god $val(nn) #Open the NS trace fileset tracefile [open 3.9.tr w]$ns trace-all $tracefile #Open the NAM trace fileset namfile [open 3.9.nam w]$ns namtrace-all $namfile$ns namtrace-all-wireless $namfile $val(x) $val(y)set chan [new $val(chan)];#Create wireless channel #===================================#
Mobile node parameter setup#===================================$ns node-config -adhocRouting
$val(rp) \7百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案-llType
$val(ll) \-macType
$val(mac) \-ifqType
$val(ifq) \-ifqLen
$val(ifqlen) \-antType
$val(ant) \-propType
$val(prop) \-phyType
$val(netif) \-channel
$chan \-topoInstance
$topo \-agentTrace
ON \-routerTrace
ON \-macTrace
ON \-movementTrace ON #===================================#
Nodes Definition#===================================#Create 20 nodesset n0 [$ns node]$n0 set X_ 947$n0 set Y_ 1191$n0 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n0 20set n1 [$ns node]$n1 set X_ 1147$n1 set Y_ 1191$n1 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n1 20set n2 [$ns node]$n2 set X_ 1347$n2 set Y_ 1191$n2 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n2 20set n3 [$ns node]$n3 set X_ 1547$n3 set Y_ 1191$n3 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n3 20set n4 [$ns node]$n4 set X_ 1747$n4 set Y_ 1191$n4 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n4 20set n5 [$ns node]8百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$n5 set X_ 947$n5 set Y_ 991$n5 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n5 20set n6 [$ns node]$n6 set X_ 1147$n6 set Y_ 991$n6 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n6 20set n7 [$ns node]$n7 set X_ 1347$n7 set Y_ 991$n7 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n7 20set n8 [$ns node]$n8 set X_ 1547$n8 set Y_ 991$n8 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n8 20set n9 [$ns node]$n9 set X_ 1747$n9 set Y_ 991$n9 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n9 20set n10 [$ns node]$n10 set X_ 947$n10 set Y_ 791$n10 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n10 20set n11 [$ns node]$n11 set X_ 1147$n11 set Y_ 791$n11 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n11 20set n12 [$ns node]$n12 set X_ 1347$n12 set Y_ 791$n12 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n12 20set n13 [$ns node]$n13 set X_ 1547$n13 set Y_ 791$n13 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n13 209百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案set n14 [$ns node]$n14 set X_ 1747$n14 set Y_ 791$n14 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n14 20set n15 [$ns node]$n15 set X_ 947$n15 set Y_ 591$n15 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n15 20set n16 [$ns node]$n16 set X_ 1147$n16 set Y_ 591$n16 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n16 20set n17 [$ns node]$n17 set X_ 1347$n17 set Y_ 591$n17 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n17 20set n18 [$ns node]$n18 set X_ 1547$n18 set Y_ 591$n18 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n18 20set n19 [$ns node]$n19 set X_ 1747$n19 set Y_ 591$n19 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n19 20 #===================================#
Agents Definition#===================================#Setup a TCP connectionset tcp1 [new Agent/TCP]$ns attach-agent $n0 $tcp1set sink2 [new Agent/TCPSink]$ns attach-agent $n19 $sink2$ns connect $tcp1 $sink2$tcp1 set packetSize_ 1500 #Setup a UDP connectionset udp3 [new Agent/UDP]10百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$ns attach-agent $n15 $udp3set null4 [new Agent/Null]$ns attach-agent $n4 $null4$ns connect $udp3 $null4$udp3 set packetSize_ 1500 #===================================#
Applications Definition#===================================#Setup a FTP Application over TCP connectionset ftp0 [new Application/FTP]$ftp0 attach-agent $tcp1$ns at 1.0 "$ftp0 start"$ns at 9.0 "$ftp0 stop" #Setup a CBR Application over UDP connectionset cbr1 [new Application/Traffic/CBR]$cbr1 attach-agent $udp3$cbr1 set packetSize_ 1000$cbr1 set rate_ 1.0Mb$cbr1 set random_ null$ns at 1.0 "$cbr1 start"$ns at 6.0 "$cbr1 stop" #===================================#
Termination#===================================#Define a 'finish' procedureproc finish {} {global ns tracefile namfile$ns flush-traceclose $tracefileclose $namfileexec nam 3.9.nam &exit 0}for {set i 0} {$i & $val(nn) } { incr i } {$ns at $val(stop) "\$n$i reset"}$ns at $val(stop) "$ns nam-end-wireless $val(stop)"$ns at $val(stop) "finish"$ns at $val(stop) "puts \"done\" ; $ns halt"$ns run 11百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第四章4.1 为什么说无线城域网解决了最后一千米的接入问题？试分析。答：WMAN能有效的解决有线方式无法覆盖的地区的宽带接入问题，有较完备的QoS机制，可根据业务需要提供实时。非实时不同速率要求的数据传输服务，为居民和各类企业宽带接入业务提供新的方案。 4.3 IEEE 802.16系列协议是无线城域网的主要标准，已有许多得到实际应用。请总结分析IEEE 802.6系列标准。答： 4.4 IEEE 802.16协议体系结构如何？试对其各层进行分析。答：IEEE802.16标准描述了一个点到多点的宽带无线接入系统的空中接口，包括MAC层和物理层。各层结构和功能如下图所示。MAC12百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案4.5 QoS机制对无线网络的可靠性起到了重要作用，请分析IEEE 802.16的QoS机制。答：IEEE802.16的MAC层提供服务质量保证机制，可支持语音和视频等实时业务，增加了对网格拓扑结构网络的支持，能适应各种物理环境。由于WMAN存在带宽资源有限、传输易受干扰、链路可靠性较低、设备电池能量、移动性切换等问题，为克服这些影响，需对宽带无线接入网络提供QoS机制。802.16 MAC层实现QoS的核心原理是将MAC层传输的分组与业务流对应起来，以获得QoS支持。具体的机制包括：业务流分类机制、带宽请求机制、带宽分配机制等。 4.6 试绘图分析WiMax 的组成结构，并列出其关键技术。答：请参照教材4.2.2节。 4.7 试分析和比较 WiMax 与WiFi技术。答：可从传输范围、传输速率、安全性进行分析，请参考教材4.4节。 4.8 请给出一个自己了解的WiMax 应用，并分析其结构。答：可参考教材4.5节。 13百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第五章5.1 无线广域网的不同发展阶段有不同的技术标准，各个阶段的标准有何特点？答：请参考教材5.1节。 5.2 IEEE 802.20标准由哪几部分组成？具有什么样的特点？答：由无线信道模型、移动性管理及切换模型、分布式安全模型及所支持的业务模型。
具体见教材5.2.2节。 5.3 IEEE 802.20的协议模型结构如何？各部分分别解决了什么问题？答：802.20协议模型分为数据链路层和物理层两个功能层，如下图所示。链路层由MAC子层和MAC管理子层组成。前者负责正确组建数据帧，以及对空中资源接入发出申请命令。后者负责提供MAC层参数和提取MAC层监视参数，该信息可用作网络管理。物理层由物理汇聚子层、物理媒体子层和物理管理子层组成。物理媒体子层负责提供比特传输。汇聚子层主要实现比特流和信元流之间的转换。管理子层负责提供物理层参数的定义，获取用于网络管理的一些监视参数。 5.4 IEEE 802.20 、IEEE 802.16 和3G，请从技术本身、网络用户、服务提供商等方面分析比较，并提出自己对这3类协议标准的看法。答：请参考教材5.2.4节。 5.5 2G技术主要包括哪些？具体什么特点？答：以GSM数字蜂窝移动通信系统为例，它具有以下特点：? 由几个子系统组成，并可与PSTN等各种公用通信网互连互通。各子系统之间、子系统与公用通信网之间都明确和详细定义了标准化接口规范；? 能提供穿过国际边界的自动漫游功能，移动用户可进入GSM系统而与国别无关； ? 除话音业务外，还可开放各种承载业务、补充业务等；? 有加密和鉴权功能，确保通信保密和网络安全；? 具有灵活方便的组网结构，频率重复利用率高，移动业务交换机的话务承载能力较强，保证在话音和数据两方面都能满足用户的要求；? 抗干扰能力强，覆盖区域内的通信质量高；? 终端设备(手机)向更小型、轻巧和增强功能趋势发展。 5.6 列举主要的几类3G技术标准，并对比其技术特点。14百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案答：WCDMA
TD-SCDMA3G技术特点及对比请参考教材5.3.2节。 5.7 以自己对4G技术的了解，提出对4G标准的建议。答：4G网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，由无线和核心网结合完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。各层之间的接口开放，使开发和提供新的应用及服务更为容易。提供无缝高速率的数据服务，并运行于多个频带。能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营商，提供大范围服务。2010年底，ITU已将LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced确定为4G标准。LTE是3G的演进，其改进并增强了3G的空中接入，采用OFDM和MIMO等技术。在20MHz频谱带宽下提供下行100Mbps与上行50Mbps的峰值速率，提高了小区容量并降低了网络时延。该网络提供堪比固定宽带的网速和移动网络的切换速度，网络速度大大提升。由于目前WCDMA网络的升级版HSPA和HSPA+均能够演化到LTE这一状态，TD-SCDMA网络也将绕过HSPA直接向LTE演进，所以这一标准获得了较多支持。而LTE-Advanced是LTE技术的升级，是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE严格的讲。如果把LTE作为3.9G移动互联网技术，则LTE-Advanced就可作为4G标准。WirelessMAN-Advanced即WiMax的升级版，就是IEEE 802.16m标准，最高可提供1Gbps传输速率。802.16m的优势包括：提高网络覆盖，提高频谱效率，提高数据和VoIP容量，低时延与QoS增强，降低功耗。 5.8 以自己周围的一个无线广域网应用为例，描述其组网结构和应用模式。答：可参考教材5.4节。15百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第六章6.1 什么是MANET？它具有哪些特点？答：MANET是移动Ad Hoc网络(又称移动多跳网或移动对等网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设备的情况下，可在有限范围内实现多个移动终端临时互联互通的网络。MANET的特点：拓扑结构动态变化，无固定通信设施，网络节点随机移动 ；资源有限，节点的能量和网络带宽有限；多跳通信，实现不同覆盖网络间的源与目标主机间的通信；安全性较低，无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁。 6.2 MANET 有哪些类型的拓扑结构？各具有什么特点？试对比分析。答：MANET的拓扑结构可分两种：对等式结构和分级结构。特点及对比分析见教材P122。 6.3 MANET路由协议分为哪几类？常见的路由协议有哪些？试对比分析。答：请参照教材6.2.3节。 6.5 AODV路由协议作为MANET 中按需路由协议，在实际中的到了广泛的应用。请用实例分析其工作过程。答：请参照教材6.2.3节。 6.6 在MANET 中如何进行IP地址分配？试分析。答：MANET路由协议并未考虑节点IP地址的分配，而假设节点IP地址已被事先分配好。但这实际上存在问题，必须考虑如何为新加入MANET的节点分配IP地址。下面是MANET中IP地址分配的几种技术。①基于伙伴系统的分布式动态地址分配协议。通过地址池为节点分配IP地址，最初整个网络仅一个节点A，拥有整个IP地址池。当一个无IP地址的节点B加入网络，它向A申请IP地址。A接受申请后，将IP地址池的一半地址分配给B，B可将收到地址池中的第一个地址作为自身地址。同时B还将发给A最新的IP地址表，此时A和B互称为伙伴。②改进的DHCP 协议。此协议为每部分网络选择一个领导，领导扮演DHCP服务器的角色，通过其向新加入节点分配地址，领导拥有一个所有已被分配IP地址的列表。③基于硬件地址的IP地址分配。采用硬件MAC地址的已知网络前缀和后缀组成相应的IP地址。 6.7 QoS 机制在无线传输中起到了重要作用，提高了通信的可靠性。试分析MANET 的QoS机制。答：传统的QoS通常包括时延、带宽、分组丢失概率、时延抖动等，而对MANET而言，能量消耗和服务覆盖范围是另外两个特殊的QoS属性。通常将根据可利用的网络资源和数据流的QoS需求来决定的路由机制称为QoS路由。QoS路由就是将传统最短路径形成一条最优路径。QoS路由是一种基于网络可用资源和业务流的QoS要求来选择路径的路由机制，或是包含各种QoS参数的动态路由协议。换言之，QoS路由是用来查找满足QoS要求的路径。QoS路由要求达到两个目标：要满足应用的QoS请求、优化网络的资源利用率。QoS路由和资源预留是紧密相关的两个部分。资源预留之前，满足要求的QoS路径已被选定。QoS要求可以是一维或多维参数，相应的QoS路由被称为单维或多维QoS路由。QoS路由还可以分为QoS单播和多播路由。16百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案 6.8 MANET应用广泛，已经成为自组织网络的重要发展。请给出一个自己熟悉的应用，并分析其结构。答：可参考教材6.4节。 6.9 在NS2中可以针对无线自组织网络方便地进行仿真分析，请构建一个具有20个节点的无线自组织网络，要求能体现其自组织特性。答：参考代码如下：#===================================#
Simulation parameters setup#===================================set val(chan)
Channel/WirelessC# channel typeset val(prop)
Propagation/TwoRayG# radio-propagation modelset val(netif)
Phy/WirelessP# network interface typeset val(mac)
Mac/802_11# MAC typeset val(ifq)
Queue/DropTail/PriQ# interface queue typeset val(ll)
# link layer typeset val(ant)
Antenna/OmniA# antenna modelset val(ifqlen) 50
# max packet in ifqset val(nn)
# number of mobilenodesset val(rp)
# routing protocolset val(x)
# X dimension of topographyset val(y)
# Y dimension of topographyset val(stop)
# time of simulation end #===================================#
Initialization#===================================#Create a ns simulatorset ns [new Simulator] #Setup topography objectset topo
[new Topography]$topo load_flatgrid $val(x) $val(y)create-god $val(nn) #Open the NS trace fileset tracefile [open 6.9.tr w]$ns trace-all $tracefile #Open the NAM trace fileset namfile [open 6.9.nam w]$ns namtrace-all $namfile$ns namtrace-all-wireless $namfile $val(x) $val(y)17百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案set chan [new $val(chan)];#Create wireless channel #===================================#
Mobile node parameter setup#===================================$ns node-config -adhocRouting
$val(rp) \-llType
$val(ll) \-macType
$val(mac) \-ifqType
$val(ifq) \-ifqLen
$val(ifqlen) \-antType
$val(ant) \-propType
$val(prop) \-phyType
$val(netif) \-channel
$chan \-topoInstance
$topo \-agentTrace
ON \-routerTrace
ON \-macTrace
ON \-movementTrace ON #===================================#
Nodes Definition#===================================#Create 25 nodesset n0 [$ns node]$n0 set X_ 696$n0 set Y_ 697$n0 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n0 20set n1 [$ns node]$n1 set X_ 896$n1 set Y_ 697$n1 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n1 20set n2 [$ns node]$n2 set X_ 1096$n2 set Y_ 697$n2 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n2 20set n3 [$ns node]$n3 set X_ 1296$n3 set Y_ 697$n3 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n3 2018百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案set n4 [$ns node]$n4 set X_ 1496$n4 set Y_ 697$n4 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n4 20set n5 [$ns node]$n5 set X_ 696$n5 set Y_ 497$n5 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n5 20set n6 [$ns node]$n6 set X_ 896$n6 set Y_ 497$n6 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n6 20set n7 [$ns node]$n7 set X_ 1096$n7 set Y_ 497$n7 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n7 20set n8 [$ns node]$n8 set X_ 1296$n8 set Y_ 497$n8 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n8 20set n9 [$ns node]$n9 set X_ 1496$n9 set Y_ 497$n9 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n9 20set n10 [$ns node]$n10 set X_ 696$n10 set Y_ 297$n10 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n10 20set n11 [$ns node]$n11 set X_ 896$n11 set Y_ 297$n11 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n11 20set n12 [$ns node]$n12 set X_ 1096$n12 set Y_ 297$n12 set Z_ 0.019百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$ns initial_node_pos $n12 20set n13 [$ns node]$n13 set X_ 1296$n13 set Y_ 297$n13 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n13 20set n14 [$ns node]$n14 set X_ 1496$n14 set Y_ 297$n14 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n14 20set n15 [$ns node]$n15 set X_ 696$n15 set Y_ 97$n15 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n15 20set n16 [$ns node]$n16 set X_ 896$n16 set Y_ 97$n16 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n16 20set n17 [$ns node]$n17 set X_ 1096$n17 set Y_ 97$n17 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n17 20set n18 [$ns node]$n18 set X_ 1296$n18 set Y_ 97$n18 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n18 20set n19 [$ns node]$n19 set X_ 1496$n19 set Y_ 97$n19 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n19 20set n20 [$ns node]$n20 set X_ 696$n20 set Y_ -103$n20 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n20 20set n21 [$ns node]$n21 set X_ 896$n21 set Y_ -10320百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$n21 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n21 20set n22 [$ns node]$n22 set X_ 1096$n22 set Y_ -103$n22 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n22 20set n23 [$ns node]$n23 set X_ 1296$n23 set Y_ -103$n23 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n23 20set n24 [$ns node]$n24 set X_ 1496$n24 set Y_ -103$n24 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n24 20 #===================================#
Agents Definition#===================================#Setup a TCP connectionset tcp0 [new Agent/TCP]$ns attach-agent $n3 $tcp0set sink1 [new Agent/TCPSink]$ns attach-agent $n11 $sink1$ns connect $tcp0 $sink1$tcp0 set packetSize_ 1500 #===================================#
Applications Definition#===================================#Setup a FTP Application over TCP connectionset ftp0 [new Application/FTP]$ftp0 attach-agent $tcp0$ns at 1.0 "$ftp0 start"$ns at 2.0 "$ftp0 stop" #===================================#
Termination#===================================#Define a 'finish' procedureproc finish {} {global ns tracefile namfile21百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$ns flush-traceclose $tracefileclose $namfileexec nam 6.9.nam &exit 0}for {set i 0} {$i & $val(nn) } { incr i } {$ns at $val(stop) "\$n$i reset"}$ns at $val(stop) "$ns nam-end-wireless $val(stop)"$ns at $val(stop) "finish"$ns at $val(stop) "puts \"done\" ; $ns halt"$ns run 22百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第七章7.1 无线传感器网络是在什么样的背景下产生的？具有怎样的现实意义？答：随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日渐成熟，人们陆续研究开发出了各种具备感知、计算和通信能力的微型传感器。而由许多微型传感器共同构成的无线传感器网络进一步引起了人们的关注。WSN综合了传感器、嵌入式计算、分布式信息处理、无线通信等技术，能协作地实时监测、感知、采集网络区域内的各种环境或被监测对象的信息，并处理信息，进一步获取更详尽准确的数据，传送给需要这些数据信息的用户。WSN可使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获得大量详实可靠的物理世界的真实信息，可广泛应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、野外作业、抢险抗灾等领域。WSN被认为是信息感知和采集的一场革命，在新一代网络中具有非常关键的作用，将会对人类的未来生活方式产生巨大影响。 7.2 无线传感器网络具有哪些特点？面临什么样的挑战？答：WSN除具有Ad Hoc网络的自组织性等特征以外，还有许多特点：①网络规模大。②低速率。③低功耗。④低成本。⑤短距离。⑥高可靠。WSN面临的挑战：①通信能力有限，需要高质量完成感知信息的处理与传输。②电源能量有限，需要节约能量，使网络生命周期最大化。③传感器计算能力有限，要让大量仅具有限计算能力的传感器进行协作分布式信息处理。④传感器数量大、分布范围广，软硬件必须具有高健壮性和高容错性。⑤网络动态性，WSN应具有可重构性和自调整性。⑥大规模的分布式触发器。⑦感知数据流巨大。⑧以数据为中心。 7.4 无线传感器网络的结构有哪些？各具有什么特点？答：请参照教材7.2.4节。 7.5 无线传感器网络的节点组成结构如何？试以一种具体类型的传感器节点为例来分析。 答：请参照教材7.2.2节。 7.6 无线传感器网络的几点体系结构由哪些部分组成？各部分具有什么样的作用？ 答：WSN节点的体系结构由分层网络通信协议、网络管理平台、应用支撑组成。(1)分层的网络通信协议由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。(2)网络管理平台主要包括对节点自身管理以及用户对WSN的管理，有拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。(3)应用支撑平台包括一系列检测为主的应用层软件，并通过应用服务和网络管理接口提供支持。 7.7 无线传感器网络具有怎样的协议栈结构？各层实现什么样的功能？答：WSN的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。(1)五层功能介绍①物理层，负责数据调制、发送与接收。涉及具体传输介质、所用频段及调制方式等。 ②数据链路层，负责数据帧封装、帧检测、介质访问和差错控制等。WSN的MAC协23百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案议主要负责组网和共享信道接入。主要解决两个问题：一是为数据传输建立连接，形成无线逐跳的通信基础结构，并提供网络自组织的能力；二是为节点公平有效地分配通信资源。该层各环节都要体现有效的功率控制。③网络层，负责数据的路由转发、节点间通信、支持多传感器协作完成大型感知任务。WSN路由协议需具备的特征有：协议简单、节能，以数据为中心，有数据融合能力，可扩展性和健壮性良好。④传输层，负责维护数据流，保证通信质量。当WSN需与其它网络连接时，如基站节点与任务管理节点之间的连接可采用传统TCP协议。但WSN内部不能采用这些传统协议，因为能源和内存资源有限，需要一套代价较小的协议。⑤应用层，提供各种实际应用，解决各种安全问题。主要的应用层协议有：传感器管理协议(SMP)、任务分配与数据公告协议(TADAP)、传感器查询及数据分发协议(SQDDP)等。而密钥管理和安全组播由基础安全机制提供。 7.8什么是定向扩散路由协议？各层实现什么样的功能？答：定向扩散(Directed Diffusion，DD)是以数据为中心、查询驱动的经典路由协议。在WSN中，当汇聚(Sink)节点需进行业务查询时，某些对数据的查询就被作为兴趣注入到网络中，在网络中扩散，并计算出代价较低的数据通路。扩散过程中建立了若干梯度，用来提取具体所关心的事件，例如与兴趣相匹配的时间数据。这些结果数据会根据已有梯度，沿不同路径返回到汇聚节点。节点根据一定标准，从若干返回路径中选出代价较低者进行数据传输。
具体请参照教材7.3.3节。 7.9 什么是S-MAC协议？试分析其工作过程及其面临的问题。答：Sensor MAC(S-MAC)是一种基于竞争的MAC层协议。应用该协议的WSN中包含许多节点，利用多跳、短距离通信以节省能量。通信产生在对等节点间，没有基站类节点。网络中数据作为一个整体来处理，节点采用存储转发模式传输数据。具体请参照教材7.3.4节。 7.10 以实际应用为例，分析无线传感器网络的组网结构和应用模式。答：可参考教材7.4节。 7.11. 以S-MAC协议为例，在NS2中建立20个节点的WSN，节点0和节点19为发送和接受节点，采用CBR+UDP数据传输模式。分析该网络中间节点的能量消耗情况，相关参数自行设定，以体现分析的有效性为宜。答：参考代码如下：#===================================#
Simulation parameters setup#===================================set val(chan)
Channel/WirelessC# channel typeset val(prop)
Propagation/TwoRayG# radio-propagation modelset val(netif)
Phy/WirelessP# network interface typeset val(mac)
Mac/SMAC# MAC typeset val(ifq)
Queue/DropTail/PriQ# interface queue typeset val(ll)
# link layer typeset val(ant)
Antenna/OmniA# antenna model24百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案set val(ifqlen) 50
# max packet in ifqset val(nn)
# number of mobilenodes set val(rp)
# routing protocolset val(x)
# X dimension of topography set val(y)
# Y dimension of topography set val(stop)
# time of simulation end#===================================#
Initialization#===================================#Create a ns simulatorset ns [new Simulator] #Setup topography objectset topo
[new Topography]$topo load_flatgrid $val(x) $val(y)create-god $val(nn) #Open the NS trace fileset tracefile [open 6.9.tr w]$ns trace-all $tracefile #Open the NAM trace fileset namfile [open 6.9.nam w]$ns namtrace-all $namfile$ns namtrace-all-wireless $namfile $val(x) $val(y)set chan [new $val(chan)];#Create wireless channel #===================================#
Mobile node parameter setup#===================================$ns node-config -adhocRouting
$val(rp) \-llType
$val(ll) \-macType
$val(mac) \-ifqType
$val(ifq) \-ifqLen
$val(ifqlen) \-antType
$val(ant) \-propType
$val(prop) \-phyType
$val(netif) \-channel
$chan \-topoInstance
$topo \-agentTrace
ON \-routerTrace
ON \-macTrace
ON \25百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案-movementTrace ON #===================================#
Nodes Definition#===================================#Create 20 nodesset n0 [$ns node]$n0 set X_ 696$n0 set Y_ 697$n0 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n0 20set n1 [$ns node]$n1 set X_ 896$n1 set Y_ 697$n1 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n1 20set n2 [$ns node]$n2 set X_ 1096$n2 set Y_ 697$n2 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n2 20set n3 [$ns node]$n3 set X_ 1296$n3 set Y_ 697$n3 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n3 20set n4 [$ns node]$n4 set X_ 1496$n4 set Y_ 697$n4 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n4 20set n5 [$ns node]$n5 set X_ 696$n5 set Y_ 497$n5 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n5 20set n6 [$ns node]$n6 set X_ 896$n6 set Y_ 497$n6 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n6 20set n7 [$ns node]$n7 set X_ 1096$n7 set Y_ 49726百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$n7 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n7 20set n8 [$ns node]$n8 set X_ 1296$n8 set Y_ 497$n8 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n8 20set n9 [$ns node]$n9 set X_ 1496$n9 set Y_ 497$n9 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n9 20set n10 [$ns node]$n10 set X_ 696$n10 set Y_ 297$n10 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n10 20set n11 [$ns node]$n11 set X_ 896$n11 set Y_ 297$n11 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n11 20set n12 [$ns node]$n12 set X_ 1096$n12 set Y_ 297$n12 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n12 20set n13 [$ns node]$n13 set X_ 1296$n13 set Y_ 297$n13 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n13 20set n14 [$ns node]$n14 set X_ 1496$n14 set Y_ 297$n14 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n14 20set n15 [$ns node]$n15 set X_ 696$n15 set Y_ 97$n15 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n15 20set n16 [$ns node]$n16 set X_ 89627百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案$n16 set Y_ 97$n16 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n16 20set n17 [$ns node]$n17 set X_ 1096$n17 set Y_ 97$n17 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n17 20set n18 [$ns node]$n18 set X_ 1296$n18 set Y_ 97$n18 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n18 20set n19 [$ns node]$n19 set X_ 1496$n19 set Y_ 97$n19 set Z_ 0.0$ns initial_node_pos $n19 20 #===================================#
Agents Definition#===================================#Setup a UDP connectionset udp3 [new Agent/UDP]$ns attach-agent $n0 $udp3set null4 [new Agent/Null]$ns attach-agent $n19 $null4$ns connect $udp3 $null4$udp3 set packetSize_ 1500 #===================================#
Applications Definition#===================================#Setup a CBR Application over UDP connectionset cbr1 [new Application/Traffic/CBR]$cbr1 attach-agent $udp3$cbr1 set packetSize_ 1000$cbr1 set rate_ 1.0Mb$cbr1 set random_ null$ns at 1.0 "$cbr1 start"$ns at 2.0 "$cbr1 stop" 28百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案#===================================#
Termination#===================================#Define a 'finish' procedureproc finish {} {global ns tracefile namfile$ns flush-traceclose $tracefileclose $namfileexec nam 6.9.nam &exit 0}for {set i 0} {$i & $val(nn) } { incr i } {$ns at $val(stop) "\$n$i reset"}$ns at $val(stop) "$ns nam-end-wireless $val(stop)"$ns at $val(stop) "finish"$ns at $val(stop) "puts \"done\" ; $ns halt"$ns run 29百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第八章8.1 什么是无线个域网？它与其他无线网络相比有哪些不同？答：无线个域网(Wireless PAN，WPAN)是一种采用无线连接的个域网。也是近年来个域网中应用较多的类型。其主要通过无线电或红外线代替传统有线电缆，实现个人信息终端的互联，组建个人信息网络。传统有线网络中，各种外设与计算机间的连接与通信往往需要各种线缆直接联结，存在许多不便，因此对各种设备间的无线连接需求越来越强烈。于是WPAN应运而生，它是为了实现活动半径小(如几米)、业务类型丰富、面向特定群体的连接而提出的新型无线网络技术。WPAN是一种与无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)并列但覆盖范围更小的无线网络，它们的关系和通信范围如图8.1所示。图8.1 四种无线网络之间的关系与通信范围WPAN主要应用于个人用户工作空间，其位于整个网络链的末端，用于实现同一地点终端与终端间的连接。从技术角度分析，WPAN系统通常可分为以下4个层次。①应用软件和程序，由驻留在主机上的软件模块组成，控制网络模块的运行。②固件和软件栈，负责管理连接建立，并规定和执行QoS要求。③基带装置，负责数据处理，包括编码、封装、检错和纠错等，定义装置运行的状态，并与主控制器接口交互。④无线电收发，负责经D/A(数/模)和A/D(模/数)转换处理所有的输入/输出数据。它接收来自和到达基带的数字信号，并接收来自和到达天线的模拟信号。WPAN设备具有价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点，目标是用无线代替传统线缆，实现个人信息终端的智能化互连，组建个人化的办公或家用信息网络。主要特点如下：? 高数据速率并行链路：&100Mbps。? 邻近终端之间的短距离连接：典型为1~10m。? 标准无线或电缆桥路与外部因特网或广域网的连接。? 典型的对等式拓扑结构。? 中等用户密度。 8.2 无线个域网可分为几类？具体各有什么特点？答：WPAN的应用范围日益广泛，涉及技术也越来越丰富，通常将WPAN按传输速率分为低速、高速和超高速三类。具体请参考教材8.1.3节。 8.3 常见的应用于无线个域网的技术有哪些？试分析对比。答：WPAN的关键技术包括IrDA、HomeRF、UWB、蓝牙技术、ZigBee技术等。分析对比请参考教材8.2节。 8.4 IEEE 802.15 系列标准有哪些？试对比。30百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案答：请参照教材8.3节。 8.5 为实现可靠传输，蓝牙采用了哪些协议？各实现什么功能？答：(1)基带协议负责建立微型网内各蓝牙设备之间的物理收发链路。蓝牙收发模块使用跳频扩频技术，分组在指定时隙、指定频率上发送。在这一层上通过查询和寻呼过程使不同蓝牙设备的发送跳频频率和时钟实现同步。不同基带分组存在不同的物理链路：同步面向连接(SCO)和异步无连接(ACL)，这两种方式在同一射频链路上可实现复用。ACL分组只适于数据传输，而SCO分组适用于语音及数据。基带为所有语音和数据分组提供了不同级别的纠错和加密机制，保证其可靠性与安全性，语音数据可直接通过基带传输。基带为链路管理和控制消息分配专门信道。(2)链路管理协议(LMP)负责设备之间链路的建立和控制，包括控制和协商基带分组的大小。还通过鉴权和加密过程，产生、交换并监测链路字和加密字以保证其安全。LMP还控制蓝牙设备的节电模式、工作周期及微型网内蓝牙设备的连接状态。接收端的链路管理器分析并解释LMP消息。LMP消息比用户数据更为优先。LMP消息不需要显式确认。(3)逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)支持高层协议复用、分组的分段和重组、服务质量。允许高层协议和应用程序收发长至64k字节的数据。L2CAP只支持ACL分组，音频或语音在SCO基带链路运行。(4)服务发现协议(SDP)SDP是所有用户模型的基础。通过SDP可查询设备信息、业务类型和业务特征。用户可从相邻设备的业务中挑选一个可用的，然后可在两个或多个蓝牙设备之间建立连接。8.6 什么是ZigBee？它具有哪些特点？答：请参照教材8.4.2节。 8.8 请列举一个你知道的基于ZigBee的应用系统，并分析其结构和性能特点。答：可参考教材8.6节。 31百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第九章9.1 什么是卫星网络？与其他无线网络相比有何不同？答：卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发两个或多个地球站之间进行通信的无线电信号。这里的地球站指位于地球表面(陆地、水上和低层大气中)的无线电通信站，而转发地球站信号的人造卫星称为通信卫星。卫星网络与其它通信方式相比，具有以下特点：①通信距离远，覆盖面积大，费用与通信距离无关。②便于实现多址连接通信。③通信频带宽，传输容量大。④机动灵活。⑤通信线路稳定可靠，传输质量高。⑥成本与通信距离无关。 9.2 卫星网络划分标准不一，分类结果各异，请从卫星制式，通信覆盖区域范围、用户性质、业务范围等对其进行分类。9.3 卫星网络的拓扑结构有哪些？各具有什么特点？答：①星型拓扑。通常由一颗卫星为中心节点，其它卫星通过中心进行通信。其优点是结构简单，轨道设计和实现的难度相对较小，便于管理和控制。但该结构也有其固有缺点：所有通信必须通过中心节点，使得中心负载很大，存在单点失败的可能，容错性略差。②环型拓扑。同一轨道面内的每颗卫星都和相邻卫星相连，构成一个封闭环型链路。从设计角度看，路由选择、通信接口、网络管理相对简单，实现较容易，而且多个环型的星座通过地面站互联，可形成较大的地面覆盖。缺点在于节点较多时，传输效率降低，时延长。③网状型拓扑。每颗卫星至少和两颗以上其它卫星连接，铱星、Teledesic等系统等都采用网状拓扑。其优点在于星间链路有冗余备份，可靠性高，可实现全球覆盖。数据传输速度快，时延小。缺点主要是需较多的卫星数量，建设成本高。 9.4 卫星网路的组网方式有哪些？各具有什么特点？答：(1)基于地面的组网方式，网络功能主要由地面网络提供每颗卫星都是一个位于外太空的中继器，接收地面用户发来的数据流，然后将数据流转发给地面站。地面站作为地面网络架构中的网关，而卫星则作为扩展地面网络的无线网络的最后一跳。在商业卫星系统中，这种方式有全球星、ICO等。由于卫星在整个系统中负责最后一跳的连接，所以该组网方式的拓扑结构较为随意。卫星网络将网络的功能与在空间传输的数据相互分隔，允许各自考虑网络层和报文的设计。(2)基于空间的组网方式。网络功能主要由卫星网络提供每颗卫星都有各自独立的处理能力，而且卫星都作为网络路由器，可通过使用星际链路(ISL)和相邻卫星进行通信。在空间组网方式中，卫星必须支持星载路由和交换机制。此时该卫星星座实际上就是一个独立系统或自治系统。空间组网方式中，卫星之间可以直接进行网络互连和路由，减少了星地之间的通信量，而星地间通信所依赖的信道资源往往很有限。32百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案 9.5 卫星网络有哪些类型的轨道？各具有什么特点？答：请参照教材9.2.1节。 9.6 未来的全球通信中，卫星通信网络将是一个宽带网络，支持任何人在任何时间和任何地点进行高效通信。为此，卫星网络需要实现哪些关键技术？答：1. 星座设计静止轨道卫星覆盖广、易管理，但无法覆盖高纬度地区，链路损耗和时延较大，较难满足实时的移动通信业务要求。而非静止轨道卫星传输损耗和通信时延较小，可实现区域覆盖、间断覆盖及真正意义上的全球连续覆盖。因此非静止轨道卫星通信网络具有更大优势。在非静止轨道卫星星座设计方面，先后涌现了很多方案，如极/近极轨道星座、?星座、Rosette星座、?星座和?星座等。其中?星座在全球星、ICO、Leo One、Celestri、GIPSE等系统中得到采用，另一类是极/近极轨道星座，被铱星系统和Teledesic系统等采用。随着用户对通信带宽、服务类型和服务质量要求的不断提高，非静止轨道卫星星座设计趋于复杂化，由当初单一类型卫星组成的星座向多类型、多层次卫星组成的复杂星座发展，相应出现了很多具有分层结构的混合星座网络。2. 星际链路未来宽带卫星移动通信系统中，倾向于使用星际链路。具有星际链路的星座系统在空间结构上比透明转发的卫星通信系统更为复杂，但同时也带来了巨大优势。可以使卫星移动通信网能不依赖于地面网络而为用户提供移动通信业务。卫星网络独立于地面网，成为地面网络的可靠备份，提高了整个网络的可靠性。通过星上处理和星际交换功能，减小了信息传输时延和时延抖动等。也可帮助解决地面用户的漫游问题。星际链路为无线点对点，可采用微波、毫米波或激光链路，其中激光在带宽、保密性、成本等方面具有优势，但其对卫星的姿态控制要求较高。3. 星上处理因特网是宽带卫星业务的重要驱动力，相关的星上处理技术有星上信号处理、星上交换和星上路由等，分硬件和软件两方面。硬件包括快速开关切换、全数字化FFT信道化、波束成形、功放及信号再生等技术。软件包括快速查找算法、高效业务路由算法等。而MPLS、全IP网、软交换也将大大提高星上处理的功能和效率。4. 切换技术由于卫星相对于地面的高速移动和用户终端的移动性，一次通信过程可能经历多次切换，包括波束间切换、卫星间切换、信关站切换等。切换导致的中断和时延影响较大。不同切换策略直接影响切换时延、切换频率、频率利用率、QoS保证、呼叫阻塞率等。为获得高效的带宽利用率和QoS，针对切换的资源管理和呼叫接纳控制技术至关重要。5. 卫星TCP/IP在地面有线网络中，由于时延和误码率很低，TCP协议采用确认机制来实现端对端的流量和拥塞控制。但TCP协议在高时延带宽积的卫星网络中，性能会下降很多。原因包括链路的长时延、大带宽时延积、链路的高差错率和不对称性等。已有的解决方案包括端对端的解决方法和基于中间件的解决方法，但还有待继续深入研究。 9.7 卫星网络由哪几部分组成？各部分如何进行工作？答：卫星通信系统由空间部分和地面部分组成。空间部分以一颗或多颗通信卫星为主体，包括用于卫星控制和监测的设施，即卫星控制中心、跟踪、遥测和指令站、能源装置等。地面部分包括所有地球站，通常通过一个地面网络或者直接连接到终端用户设备。卫星通信网络33百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案系统通常包括通信地球站、跟踪遥测指令、监控管理、空间分系统共4大部分，①通信地球站分系统。一般由中央站、若干地面站、海上和空中地面站构成。中央站除具有普通地球站的通信功能外，还负责系统的业务调度与管理，对普通地球站进行监测控制与业务转接等。用户通过地球站接入卫星通信系统进行通信，相当于微波中继通信的终端站。一般而言，地球站的天线口径越大，发射和接收能力就越强，功能越多。②跟踪遥测指令分系统(测控站)。跟踪测量卫星，控制其准确进入轨道并到达指定位置。卫星正常运转后，定期修正卫星轨道和保持位置，必要时控制通信卫星返回地面等。③监控管理分系统(监控中心)。对已定点轨道的卫星在业务开通前后监测和控制其通信性能，如转发器功率、天线增益、各地球站发射信号的功率带宽和频率、地球站天线的方向图等基本的系统通信参数。④空间分系统(即通信卫星)。是卫星通信系统的核心，包括转发器、天线、星体遥测指令、控制系统、能源系统等。主体是其通信系统，辅助部分包括星体上遥测、控制系统和能源等。卫星网络工作过程：一个卫星通信系统中，各地球站经过卫星转发可组成多条通信线路。通信即利用这些线路完成。通信线路中从发信地球站到卫星这一段称上行链路，而从卫星到收信地球站这一段称下行链路。两者构成一条简单的单工线路，如下图所示。两个地球站都有收发设备和相应信道终端时，加上收发共用天线，便可组成双工卫星通信线路。收信)卫星通信线路分为单跳和多跳两种，前者指发送信号只经一次卫星转发后就被对方站接收。后者指信号需经两次或以上卫星转发后才被对方接收。 9.8 卫星网络的链路有哪些？以具体卫星网络为例阐述。答：请参照教材9.2.5节。 9.9 目前主要有哪些卫星网络？具体面向哪些行业的应用？答：参照9.3节完成。 34百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第十章10.1 什么是UWB？它与其他传输技术有哪些不同？试分析。答：超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是基于IEEE 802.15.3的超高速、短距离无线接入技术。2002年，美国联邦通信委员会(FCC)修订了相关标准，用于管理包括UWB设备在内的使用非授权频段的无线设备。UWB的使用提供了在短距离(不足10m)、低发射功率条件下的极高带宽容量。FCC对UWB的定义是其带宽大于500MHz，或相对带宽(带宽与中心频率之比)大于0.20。传统通信系统的相对带宽一般都小于0.01，WCDMA系统的相对带宽约0.02，而UWB的相对带宽为0.2或0.25。UWB在非授权频段3.1~10.6GHz内以极低功率工作，较低的带内带外发射功率限制确保其不会干扰授权频段设备及其它重要无线设备。传统通信技术是把信号从基带调制到载波，而UWB则通过具有很陡上升和下降沿的冲击脉冲直接调制数据，从而具有GHz量级的带宽。UWB解决了困扰传统无线技术已久的重大传播难题，开辟了一个具有极高空间容量的新无线信道。在发射距离较近的情况下，信号传播损耗较小，可以通过增加信号带宽来提高系统容量。 10.3 UWB主要运用于哪些场合？请举例说明，不少于5个。答：UWB利用了一个相当大的带宽，如同使用整个频谱，且能与其它应用共存，因此可应用于许多领域：个域网、智能交通系统、无线传感器网络、射频标识、成像应用等等。(1)UWB在个域网中的应用UWB可在较短距离内以极高速率和极低功率传输数据，远优于蓝牙等技术，能快速传输照片、文件、视频等，特别适合WPAN。通过UWB，可轻松地以无线方式实现掌上电脑、手机、PC、外设间的数据同步、装载游戏、音视频文件的快速传输。(2)UWB在智能交通信息中的应用利用UWB的定位和搜索能力，可制造防碰和防障碍物的雷达。装载该雷达的汽车遇到障碍物会提醒司机。利用UWB可建立智能交通管理系统，如由若干个站台装置和一些车载装置组成无线通信网，这两种装置之间通过UWB完成数据交换。具体应用包括不停车自动收费、汽车定位或速度测量、道路信息和行驶建议的获取等。(3)传感器联网无线传感器网络的通信机制要求低成本、低功耗，UWB是一个合适的候选技术。(4)无线USB无线USB的目标是用无线取代有线接口，可实现数字家庭的许多功能，包括：打印机共享、无线鼠标、无线键盘、无线扫描仪、移动硬盘无线接入、DV数据无线传输等等。通过UWB的无线USB连接，组成了以PC为主控中心，USB标准外设为从设备的小型网络，能完成系统协同工作，智能完成用户的特定任务，真正体现数字化家庭的特点。UWB的优点使其可应用于很多领域，是一个非常有前景的无线网络技术。 10.4 什么是无线网状网络？与其他网络相比具有哪些优势？答：无线网状网(Wireless Mesh Network, WMN)是一种从移动Ad hoc网络(MANET)中发展起来的新型网络技术，也是一种动态、自组织、自配置的多跳宽带无线网络。与MANET不同，WMN通过位置相对固定的无线路由器，将多种网络进行互联，并接入高速骨干网。该结构已被纳入到802.11s、802.16等标准中。WMN作为未来无线城域核心网的理想方式之一，具有较大的市场潜力。相对于传统WLAN，WMN具有几个无可比拟的优势：①快速部署和易于安装。安装节点非常简单，很容易新增节点来扩大覆盖范围和网络容35百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案量。WMN力图将有线设备和AP数量降至最低，降低了经济投入和安装时间。其配置和网管等功能与传统WLAN较多相同，用户能较快地适应。②健壮性。通常使用多个路由器传输数据，如果某个路由器故障，信息通过备用路径传送。相比单跳网络，WMN不依赖于某一个单一节点的性能。如果最近的节点故障或受到干扰，数据包将自动路由到备用路径进行传输，整个网络运行不会受到影响。③结构灵活。单跳WLAN中设备必须共享AP，如果几个用户同时访问网络，可能产生通信拥塞并导致系统运行速度降低。而多跳WMN中，可通过不同节点同时连接到网络，不会导致系统性能的降低。④高带宽。无线通信传输距离越短越容易获得高带宽。因为随着距离增加，各种干扰和其它不利因素随之增加。而选择多个短跳传输数据可获得更高的网络带宽，WMN中一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器为邻节点转发信息，随着更多节点的互连和路径数量的增加，总带宽大为增加。⑤低干扰。每个短跳距离短，传输数据所需功率小。节点之间的无线信号干扰也较小，网络信道质量和利用率大为提高，进而实现更高的网络容量。 10.5 什么是认知无线电？试分析其体系结构。答：请参照教材10.3.1节。 10.6 认知无线电包括哪些关键技术？各解决了什么问题？答：请参照教材10.3.3节。 10.7 近距离无线通信与其他相近领域的无线通讯技术相比，具有什么样的特点？答：近距离无线通信也称近场通信(Near Field Communication，NFC)，是极短距离(20cm内)的高频无线通信技术，允许电子设备间进行非接触式点对点数据传输。该技术由非接触式射频识别(RFID)演变而来，由Philips和Sony共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。近距离无线通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度分106/212/424kbps三种。目前近场通信已有ISO/IEC IS 18092、EMCA-340与ETSI TS 102 190标准。NFC采用主动和被动两种读取模式。NFC和蓝牙都是短距离无线通信技术，但NFC不需要复杂的设置程序。NFC可以简化蓝牙连接，但无法达到蓝牙的低功率。NFC的最大数据传输率424 kbps，小于蓝牙。虽然NFC的传输速率与距离不及蓝牙，但NFC不需要电源，对移动电话或行动消费性电子产品来说，NFC的使用较方便。NFC的短距离特性是其最大特点，由于耗电量低，一次只和一台机器连结，有较高的安全保密性，如在信用卡交易时避免被盗用。NFC的目标并不是取代蓝牙，蓝牙能弥补NFC通信距离短的缺点，二者可互为补充，共同存在。而快捷简单的NFC协议可被用于引导两台设备间的蓝牙配对过程，促进蓝牙的使用。具体可参考教材10.4.1节。 36百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案第十一章11.1 目前常见的网络安全问题有哪些？如何应对？答：目前常见的网络安全威胁包括：密码分析攻击、中间人攻击、洪泛攻击、协议漏洞攻击、病毒、木马和蠕虫等。应对策略参照教材11.1节。 11.3 虫洞攻击的具体攻击过程如何？请举例说明。答：虫洞攻击(Wormholes)也称隧道攻击，指两个或多个节点合谋通过封装技术，压缩其内部路由，减少它们之间的路径长度，使之似乎是相邻节点。常见的虫洞攻击如：恶意节点将在某一区域网络中收到的数据包通过低时延链路传到另一区域的恶意节点，并在该区域重发该数据包。虫洞攻击容易转化为黑洞攻击，两个恶意节点之间有一条低时延的隧道，一个位于基站附近，而另一个较远的恶意节点可使其周围节点认为自己有一条到达基站的高质量路由，从而吸引其周围流量。下图所示为虫洞攻击，可看出，协同攻击的两个节点之间通过虚假路径，使得表面上看起来的路由器跳数最少。 11.4 什么是黑洞攻击？它是如何实施的？答：某些无线网络中，许多数据报文传输的目标地址只有一个，如无线传感器网络中的基站，这就给攻击提供了可能。攻击节点可利用收发器功率大、收发能力强、距离远的节点，在基站和攻击点之间形成单跳路由或比其它节点更快到达基站的路由，以此吸引附近大范围内的无线传感器网络节点，以其为父节点向基站转发数据。黑洞攻击改变了网络中数据报文的传输流向，破坏了网络负载平衡，也为其它攻击方式提供了平台。 11.5 什么是女巫攻击？请举例分析女巫攻击的过程。答：女巫(Sybil)攻击的目标是破坏依赖多节点合作和多路径路由的分布式解决方案。女巫攻击中的恶意节点通过扮演其它节点或声明虚假的身份，而对网络中其它节点表现出多重身份。其它节点会认为存在被女巫节点伪造出来的一系列节点，但实际上这些节点并不存在，而所有发往这些节点的数据将被女巫节点获取。下图所示为女巫攻击的示意， A为女巫节点，B为真实节点，其它节点均为A的伪造节点，实际并不存在。而B却受到欺骗，其与所有伪造节点的通信其实都发给A。37百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆《无线网络技术教程—原理、应用与仿真实验》（第1版）部分习题答案 38百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆
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